Question

銅與稀硫酸不反應(yīng)，某校實(shí)驗小組的同學(xué)在老師的指導(dǎo)下設(shè)計了下列裝置，實(shí)現(xiàn)了銅與稀硫酸的反應(yīng)。請回答下列問題：

(1)甲同學(xué)認(rèn)為在通入空氣的同時，將開關(guān)K與______(填“a”或“b”)連接，即可實(shí)現(xiàn)。則此時石墨電極的反應(yīng)式為__________________，電池的總反應(yīng)式為________________________。電池工作時，H＋向________(填“C”或“Cu”)極移動。

(2)乙同學(xué)認(rèn)為，不通入空氣，將K與______(填“a”或“b”)連接，也可以實(shí)現(xiàn)。則Cu極的電極反應(yīng)式為________________________，總反應(yīng)的離子方程式為________________________。若標(biāo)準(zhǔn)狀況下產(chǎn)生2.24 L氣體，則電路中轉(zhuǎn)移的電子為______mol。

(3)丙同學(xué)認(rèn)為還可以用如圖所示裝置模擬工業(yè)上電鍍銅。他認(rèn)為只要將C換成Fe(Cu足量)，并將乙同學(xué)的實(shí)驗持續(xù)足夠長時間，即可實(shí)現(xiàn)在Fe上鍍Cu。你認(rèn)為他的想法______(填“正確”或“不正確”)，理由是______________。這種方法得到的銅鍍層______(填“牢固”或“不牢固”)，理由是________________________。

Answer 1

答案　(1)a　O2＋4H＋＋4e－===2H2O

2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O　C

(2)b　Cu－2e－===Cu2＋

Cu＋2H＋Cu2＋＋H2↑　0.2

(3)正確　陰、陽極及電解質(zhì)溶液都符合電鍍的要求　不牢固　在電鍍過程中會有氫氣生成，導(dǎo)致鍍層中有氣泡

解析　(1)通入空氣，即用氧氣作氧化劑，將銅氧化，故應(yīng)通過原電池實(shí)現(xiàn)，則應(yīng)將K與a相連，此時Cu為負(fù)極，發(fā)生反應(yīng)：Cu－2e－===Cu2＋；C為正極，發(fā)生反應(yīng)：O2＋4H＋＋4e－===2H2O，總反應(yīng)式為2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O。電池工作時，H＋向正極(即C極)移動。(2)不通入空氣，沒有氧化劑，此時要實(shí)現(xiàn)Cu被氧化成Cu2＋，必須通過電解實(shí)現(xiàn)，故應(yīng)將K與b相連。Cu為陽極，發(fā)生反應(yīng)Cu－2e－===Cu2＋；C為陰極，發(fā)生反應(yīng)2H＋＋2e－===H2↑，總反應(yīng)的離子方程式為Cu＋2H＋Cu2＋＋H2↑。標(biāo)準(zhǔn)狀況下產(chǎn)生2.24 L氣體，即0.1 mol，轉(zhuǎn)移的電子為0.2 mol。(3)電解足夠長時間后，溶液中的H＋完全放電，此時溶液變?yōu)镃uSO4溶液，Cu作陽極，F(xiàn)e作陰極，符合電鍍原理，可實(shí)現(xiàn)電鍍。但由于溶液電解過程中，Cu2＋的放電能力強(qiáng)于H＋的，故實(shí)際上H＋沒有完全放電時即開始電鍍，此時可能會同時有H2生成，使形成的銅鍍層中有氣泡而不牢固。